微生物的營養(yǎng)與代謝

關(guān)于微生物的營養(yǎng)與代謝第一頁，共九十二頁，2022年，8月28日通過本章的學(xué)習(xí)，要求掌握：1、通過本章的學(xué)習(xí)，掌握微生物所需要的營養(yǎng)物質(zhì)、營養(yǎng)類型、微生物吸收營養(yǎng)的方式及培養(yǎng)基的配制和類型。2、微生物代謝類型的特點(diǎn)及多樣性。3、合成代謝所需小分子化合物及能量、還原力的產(chǎn)生。4、微生物細(xì)胞中特有的合成代謝。重點(diǎn)：1、微生物的營養(yǎng)類型，微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)的方式。2、微生物的產(chǎn)能方式。3、微生物細(xì)胞中特殊的合成代謝（肽聚糖合成）。難點(diǎn)：1、微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)的各種方式2、肽聚糖的合成過程。第二頁，共九十二頁，2022年，8月28日第一節(jié)微生物的營養(yǎng)物質(zhì)

營養(yǎng)：生物體從外部環(huán)境吸收生命活動(dòng)所必需的物質(zhì)和能量，以滿足其生長和繁殖需要的一種生理過程。

營養(yǎng)物質(zhì)：能夠滿足機(jī)體生長、繁殖和完成各種生理活動(dòng)所需要的物質(zhì)。

第三頁，共九十二頁，2022年，8月28日一、微生物的化學(xué)組成主要元素：碳、氫、氧、氮微量元素：磷、硫、鉀、鋅等礦物質(zhì)元素占細(xì)菌細(xì)胞干重的90%-97%占細(xì)菌細(xì)胞干重的3%-10%第四頁，共九十二頁，2022年，8月28日二、微生物的營養(yǎng)物質(zhì)按照它們在機(jī)體中的生理作用不同，區(qū)分成:氮源碳源能源生長因子礦物質(zhì)元素水微生物的營養(yǎng)要素第五頁，共九十二頁，2022年，8月28日水

功能：

(1)是微生物細(xì)胞的重要組成成分，占微生物體濕重的70%～90%，還供給微生物氧和氫兩種元素；

(2)維持細(xì)胞膨壓，并使原生質(zhì)保持溶膠狀態(tài)；

(3)水是物質(zhì)代謝的原料；

(4)微生物從外界吸收營養(yǎng)或從內(nèi)部排泄廢物的媒介；

(5)是熱的良好導(dǎo)體，比熱高，能有效地吸收代謝過程中放出的熱并將其迅速散發(fā)，以免胞內(nèi)溫度驟然升高。第六頁，共九十二頁，2022年，8月28日碳源

凡可被微生物用來構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)或代謝產(chǎn)物中碳架來源的營養(yǎng)物通稱碳源（carbonsource）。利用有機(jī)碳源的異養(yǎng)型微生物，其碳源往往同時(shí)又是能源。此時(shí)，碳源是一種具有雙功能的營養(yǎng)物。另一類種類較少的自養(yǎng)型微生物，則以CO2為主要碳源。第七頁，共九十二頁，2022年，8月28日碳源種類簡單的無機(jī)含碳化合物---CO2和碳酸鹽等；復(fù)雜的天然有機(jī)化合物---糖與糖的衍生物、醇類、有機(jī)酸、脂類、烴類、芳香族化合物以及各種含氮的有機(jī)化合物；在多糖中，淀粉明顯地優(yōu)于纖維素或幾丁質(zhì)等多糖，純多糖則優(yōu)于瓊脂等雜多糖和其他聚合物（如木質(zhì)素）等。微生物對糖類的利用，單糖優(yōu)于雙糖和多糖；第八頁，共九十二頁，2022年，8月28日氮源凡是能為微生物生長提供氮素來源的營養(yǎng)物質(zhì)稱為氮源。氮源｛有機(jī)氮無機(jī)氮NH3銨鹽硝酸鹽N2｛｛尿素蛋白質(zhì)核酸氨基酸根據(jù)對氨基酸合成的能力分為：氨基酸自養(yǎng)型和氨基酸異養(yǎng)型固氮微生物：當(dāng)沒有化合態(tài)氮利用時(shí)，能利用N2作為唯一氮源，通過固氮酶將其還原為NH3，再進(jìn)一步合成所需的全部有機(jī)氮化合物。第九頁，共九十二頁，2022年，8月28日能源能源：能為微生物的生命活動(dòng)提供最初能量來源營養(yǎng)物或輻射能能源｛化學(xué)物質(zhì)光能｛化能異養(yǎng)微生物的能源有機(jī)物無機(jī)物化能自養(yǎng)微生物的能源光能自養(yǎng)和光能異養(yǎng)微生物的能源第十頁，共九十二頁，2022年，8月28日許多營養(yǎng)物具有一種以上的營養(yǎng)功能。

1、還原態(tài)無機(jī)營養(yǎng)物常是雙功能的；

2、有機(jī)物常起著雙功能或三功能的營養(yǎng)作用，例如以N，C，H，O類元素組成的營養(yǎng)物常是異養(yǎng)型微生物的能源、碳源兼氮源。

3、光是光合微生物所利用的單功能能源。能作為化能自養(yǎng)微生物能源的物質(zhì)都是一些還原態(tài)的無機(jī)物質(zhì)，例如NO2-，S，H2S，H2和Fe2+等，這些化能自養(yǎng)型的細(xì)菌包括硝化細(xì)菌、硫化細(xì)菌、氫細(xì)菌和鐵細(xì)菌等第十一頁，共九十二頁，2022年，8月28日礦物質(zhì)元素作用酶活性中心的組成部分調(diào)節(jié)微生物的原生質(zhì)膠體狀態(tài)，維持細(xì)胞的滲透平衡維持生物大分子和細(xì)胞結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性控制細(xì)胞的氧化還原電位作為某些微生物的能源物質(zhì)構(gòu)成細(xì)胞的結(jié)構(gòu)成分第十二頁，共九十二頁，2022年，8月28日根據(jù)微生物生長繁殖對無機(jī)鹽（mineralsalts）需要量的大小，可分為常量元素和微量元素兩大類。生長所需濃度在10-3～10-4mol/L范圍內(nèi)的元素，可稱為常量元素，例如S、P、K、Na、Ca、Mg、Fe等。所需濃度在10-6

～

10-8mol/L范圍內(nèi)的元素，則稱為微量元素，如Cu、Zn、Mn、Mo、Co、Ni、Sn、Se等。Fe實(shí)際上是介于大量元素與微量元素之間。第十三頁，共九十二頁，2022年，8月28日生長因子生長因子：那些微生物生長所必需而且需要量很小，但微生物自身不能合成的或合成量不足以滿足機(jī)體生長需要的有機(jī)化合物根據(jù)生長因子的化學(xué)結(jié)構(gòu)和它們在機(jī)體中的生理功能的不同，可將生長因子分為維生素、氨基酸與堿基三大類

主要用來構(gòu)成酶的輔基或輔酶第十四頁，共九十二頁，2022年，8月28日第二節(jié)微生物的營養(yǎng)類型碳源CO2有機(jī)物

自養(yǎng)

異養(yǎng)能源太陽光氧化有機(jī)物或無機(jī)物光能營養(yǎng)化能營養(yǎng)化能異養(yǎng)型光能自養(yǎng)型光能異養(yǎng)型化能自養(yǎng)型第十五頁，共九十二頁，2022年，8月28日光能自養(yǎng)型化能自養(yǎng)型光能異養(yǎng)型化能異養(yǎng)型碳源CO2CO2簡單有機(jī)物或CO2有機(jī)物能源光能無機(jī)物的氧化光能有機(jī)物氧化降解供氫體無機(jī)物（H2O，H2S）無機(jī)物有機(jī)物有機(jī)物代表種藍(lán)細(xì)菌硝化細(xì)菌紅螺菌真菌第十六頁，共九十二頁，2022年，8月28日第三節(jié)微生物攝取營養(yǎng)的方式

微生物攝取營養(yǎng)物質(zhì)主要有胞吞作用和滲透吸收；第十七頁，共九十二頁，2022年，8月28日

絕大多數(shù)微生物是滲透吸收，各種營養(yǎng)物質(zhì)直接通過細(xì)胞膜的滲透和選擇性吸收進(jìn)入細(xì)胞。營養(yǎng)物質(zhì)從微生物所處的周圍環(huán)境通過細(xì)胞膜進(jìn)人細(xì)胞的方式，可分為4種類型，即簡單擴(kuò)散、促進(jìn)擴(kuò)散、主動(dòng)運(yùn)輸和基團(tuán)轉(zhuǎn)位。第十八頁，共九十二頁，2022年，8月28日簡單擴(kuò)散（simplediffusion）營養(yǎng)物質(zhì)在擴(kuò)散通過細(xì)胞膜的過程中不消耗能量，也不發(fā)生化學(xué)變化。物質(zhì)擴(kuò)散的動(dòng)力是物質(zhì)在膜內(nèi)外的濃度差。非特異性。簡單擴(kuò)散不是微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)的主要方式，以這種方式運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)主要是一些分子量小與脂溶性的物質(zhì)。如水、一些氣體（如氧）、甘油和某些離子。第十九頁，共九十二頁，2022年，8月28日促進(jìn)擴(kuò)散（facilitateddiffusion）

第二十頁，共九十二頁，2022年，8月28日需要載體蛋白的參與；高度的立體專一性；不需要能量；載體蛋白能促進(jìn)物質(zhì)運(yùn)輸加快進(jìn)行，但營養(yǎng)物質(zhì)仍不能逆濃度梯度吸收；多見于真核微生物，例如酵母菌，某些物質(zhì)的吸收和代謝產(chǎn)物的分泌是通過這種方式完成的。第二十一頁，共九十二頁，2022年，8月28日主動(dòng)運(yùn)輸（activetransport）需要載體蛋白的參與；高度的立體專一性；需要消耗能量，并且可以逆濃度梯度運(yùn)輸。是一種廣泛存在于微生物中的主要物質(zhì)運(yùn)輸方式。微生物在生長與繁殖過程中所需要的多數(shù)營養(yǎng)物質(zhì)如氨基酸等主要是通過主動(dòng)運(yùn)輸?shù)姆绞竭\(yùn)輸?shù)摹５诙?，共九十二頁?022年，8月28日鈉鉀泵細(xì)胞外細(xì)胞內(nèi)11234第二十三頁，共九十二頁，2022年，8月28日磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸酶IHPr酶IIa酶IIb酶IIc磷酸糖膜內(nèi)膜外細(xì)胞膜糖大腸桿菌磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)（PTS)基團(tuán)轉(zhuǎn)移（grouptransport）第二十四頁，共九十二頁，2022年，8月28日既需要載體蛋白又需要消耗能量的物質(zhì)運(yùn)輸方式。有一個(gè)復(fù)雜的運(yùn)輸酶系統(tǒng)來完成物質(zhì)的運(yùn)輸，底物在運(yùn)輸過程中發(fā)生化學(xué)結(jié)構(gòu)變化。主要存在于厭氧細(xì)菌和兼性厭氧細(xì)菌中。主要用于糖的運(yùn)輸以及脂肪酸、核苷、堿基等物質(zhì)的運(yùn)輸。第二十五頁，共九十二頁，2022年，8月28日第二十六頁，共九十二頁，2022年，8月28日第四節(jié)培養(yǎng)基培養(yǎng)基是人工配制的，適合微生物生長繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物的營養(yǎng)基質(zhì)。任何培養(yǎng)基都應(yīng)該具備微生物生長所需要六大營養(yǎng)要素：碳源、氮源、無機(jī)鹽、能源、生長因子、水第二十七頁，共九十二頁，2022年，8月28日培養(yǎng)基配制應(yīng)遵循的原則目的明確：根據(jù)不同微生物的營養(yǎng)需要配制不同的培養(yǎng)基；營養(yǎng)協(xié)調(diào)：控制不同營養(yǎng)物的合適配比（C/N比）；物理化學(xué)調(diào)件合適：將培養(yǎng)基的水活度、pH和氧化還原電勢控制在適宜的范圍之內(nèi)；滅菌處理：培養(yǎng)基應(yīng)無菌。經(jīng)濟(jì)節(jié)約：所用原料應(yīng)遵循經(jīng)濟(jì)節(jié)約、來源廣泛的原則。第二十八頁，共九十二頁，2022年，8月28日按成分不同劃分復(fù)合培養(yǎng)基合成培養(yǎng)基半合成培養(yǎng)基化學(xué)成分不詳和化學(xué)成分已知的化合物配成的培養(yǎng)基。馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)基：馬鈴薯200g蔗糖20gH2O1000ml。化學(xué)成分完全了解的物質(zhì)配制而成的培養(yǎng)基放線菌（高氏1號）淀粉20gK2HPO40.5gNaCl0.5gMgSO4.7H2O0.5gKNO31gFeSO40.01gH2O1000ml含有化學(xué)成分還不清楚或化學(xué)成分不恒定的天然有機(jī)物細(xì)菌（牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基）：牛肉膏3g蛋白胨10gNaCl5gH2O1000ml第二十九頁，共九十二頁，2022年，8月28日按物理狀態(tài)不同劃分固體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基半固體培養(yǎng)基在液體培養(yǎng)基中加入一定量凝固劑，使其成為固體狀態(tài)，瓊脂含量一般為1.5%-2.0%瓊脂含量一般為0.2%-0.7%不加任何凝固劑固體培養(yǎng)基常用來進(jìn)行微生物的分離、鑒定、活菌計(jì)數(shù)及菌種保藏觀察微生物的運(yùn)動(dòng)特征、分類鑒定及噬菌體效價(jià)滴定

大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)及在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行微生物的基礎(chǔ)理論和應(yīng)用方面的研究第三十頁，共九十二頁，2022年，8月28日按用途不同劃分基礎(chǔ)培養(yǎng)基鑒別培養(yǎng)基選擇培養(yǎng)基第三十一頁，共九十二頁，2022年，8月28日基礎(chǔ)培養(yǎng)基牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基是最常用的基礎(chǔ)培養(yǎng)基含有一般微生物生長繁殖所需的基本營養(yǎng)物質(zhì)的培養(yǎng)基第三十二頁，共九十二頁，2022年，8月28日選擇培養(yǎng)基用來將某種或某類微生物從混雜的微生物群體中分離出來的培養(yǎng)基培養(yǎng)基中加入某種化學(xué)物質(zhì)，這種化學(xué)物質(zhì)沒有營養(yǎng)作用，對所需分離的微生物無害，但可以抑制或殺死其他微生物。如結(jié)晶紫、抗生素等。1、加富培養(yǎng)基也稱營養(yǎng)培養(yǎng)基，即在基礎(chǔ)培養(yǎng)基中加入某些特殊營養(yǎng)物質(zhì)制成的一類營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基。如：纖維素分解菌。2、抑制性選擇培養(yǎng)基第三十三頁，共九十二頁，2022年，8月28日鑒別培養(yǎng)基在成分中加有能與目的菌的無色代謝產(chǎn)物發(fā)生明顯顯色反應(yīng)的指示劑，從而達(dá)到只需肉眼就能方便地從近似菌落中找出目的菌落的培養(yǎng)基。伊紅美藍(lán)乳糖培養(yǎng)基（EMB培養(yǎng)基）15.0瓊脂2.0磷酸氫二鉀(K2HPO4)0.065美藍(lán)0.4伊紅γ10.0乳糖10.0蛋白胨(g)第三十四頁，共九十二頁，2022年，8月28日-無色好-很好

志賀氏菌-紅色

好-很好

糞大腸菌群-無好-很好

沙門氏菌-無色不長-差金黃色葡萄球菌+黑色

好-很好大腸桿菌DH5α+黑色

好-很好大腸桿菌JM109+黑色

好-很好大腸桿菌金屬光澤菌落顏色

生長情況

質(zhì)控菌株第三十五頁，共九十二頁，2022年，8月28日第五節(jié)微生物的能量代謝代謝（metabolism）：活細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的各種化學(xué)反應(yīng)的總和復(fù)雜分子（有機(jī)物）分解代謝合成代謝簡單小分子ATP[H]物質(zhì)代謝分解代謝(catabolism)合成代謝(anabolism)能量代謝產(chǎn)能代謝耗能代謝第三十六頁，共九十二頁，2022年，8月28日能量代謝是一切生物代謝的核心問題化能異養(yǎng)微生物化能自養(yǎng)微生物光能營養(yǎng)微生物高能化合物（ATP）最初能源有機(jī)物還原態(tài)無機(jī)物日光通用能源第三十七頁，共九十二頁，2022年，8月28日1底物水平磷酸化

不需氧，不經(jīng)過呼吸鏈。

X~P+ADP→ATP+X3光合磷酸化光合微生物捕捉光能，轉(zhuǎn)給ATP①藻類、藍(lán)細(xì)菌：有光合系統(tǒng)Ⅰ、Ⅱ，進(jìn)行環(huán)式和非環(huán)式光合作用。

CO2+H2O→-(CH2O)n-+O2↑②綠細(xì)菌：只有光合系統(tǒng)Ⅰ，進(jìn)行環(huán)式光合磷酸化

CO2+2H2S→-(CH2O)n-+H2O+2S2氧化磷酸化需氧氣，經(jīng)過呼吸鏈。物質(zhì)氧化放出的電子在呼吸鏈中傳遞時(shí)，放出能量，生成ATP一、ATP產(chǎn)生的主要方式第三十八頁，共九十二頁，2022年，8月28日定義：物質(zhì)在生物氧化過程中，常生成一些含有高能鍵的化合物，而這些化合物可直接偶聯(lián)ATP或GTP的合成，這種產(chǎn)生ATP等高能分子的方式稱為底物水平磷酸化

3-磷酸甘油醛1，3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸底物水平磷酸化第三十九頁，共九十二頁，2022年，8月28日氧化磷酸化定義：物質(zhì)在體內(nèi)氧化時(shí)釋放的能量供給ADP與無機(jī)磷合成ATP的偶聯(lián)反應(yīng)

煙酰胺腺嘌呤二核苷酸黃素腺嘌呤二核苷酸第四十頁，共九十二頁，2022年，8月28日特點(diǎn)：物質(zhì)氧化產(chǎn)生的質(zhì)子和電子，通過一系列電子傳遞體，傳給末端電子受體，并在此過程中生成ATP，即電子傳遞與磷酸化相偶聯(lián)

Respirationchain呼吸鏈：指從葡萄糖或其他氧化型化合物上脫下的氫（電子）經(jīng)過一系列按照氧化還原勢由低到高順序排列的氫（電子）傳遞體，定向有序的傳遞系統(tǒng)。第四十一頁，共九十二頁，2022年，8月28日光合磷酸化由光照引起的電子傳遞作用與磷酸化作用相偶聯(lián)而生成ATP的過程，即將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程。光能營養(yǎng)微生物非環(huán)式光合磷酸化真核生物：藻類及綠色植物原核生物：藍(lán)細(xì)菌真細(xì)菌：光合細(xì)菌紫膜光合磷酸化：嗜鹽菌環(huán)式光合磷酸化第四十二頁，共九十二頁，2022年，8月28日1、非環(huán)式光合磷酸化第四十三頁，共九十二頁，2022年，8月28日④還原力來自H2O的光解③同時(shí)產(chǎn)生還原力、ATP和O2②有PSⅠ和PSⅡ2個(gè)光合系統(tǒng)特點(diǎn)：①有氧條件下進(jìn)行第四十四頁，共九十二頁，2022年，8月28日2、環(huán)式光合磷酸化④不產(chǎn)生氧③還原力來自H2S等無機(jī)物②產(chǎn)能與產(chǎn)還原力分別進(jìn)行特點(diǎn)：①電子傳遞途徑屬循環(huán)方式第四十五頁，共九十二頁，2022年，8月28日3、嗜鹽菌紫膜的光合作用一種只有嗜鹽菌才有的，無葉綠素或細(xì)菌葉綠素參與的獨(dú)特的光合作用。紫膜的光合磷酸化是迄今為止所發(fā)現(xiàn)的最簡單的光合磷酸化反應(yīng)第四十六頁，共九十二頁，2022年，8月28日生物氧化：物質(zhì)在生物體內(nèi)經(jīng)過一系列連續(xù)的氧化還原反應(yīng)逐步分解并放出能量的過程。生物氧化的形式某物質(zhì)與氧結(jié)合脫氫失去電子生物氧化的功能產(chǎn)能（ATP）產(chǎn)還原力[H]產(chǎn)小分子中間代謝物生物氧化的過程脫氫（或電子）遞氫（或電子）受氫（或電子）生物氧化的類型有氧呼吸無氧呼吸發(fā)酵二、微生物氧化方式第四十七頁，共九十二頁，2022年，8月28日有氧呼吸、無氧呼吸和發(fā)酵過程示意圖第四十八頁，共九十二頁，2022年，8月28日發(fā)酵：在無氧和無外源氫受體的條件下，底物脫氫后所產(chǎn)生的還原力[H]未經(jīng)呼吸鏈傳遞而直接交某一內(nèi)源性中間代謝物接受，以實(shí)現(xiàn)底物水平磷酸化產(chǎn)能的一類生物氧化反應(yīng)①產(chǎn)能方式：底物水平磷酸化產(chǎn)生ATP。②電子受體：底物形成的中間產(chǎn)物又作為受氫體接受氫形成新產(chǎn)物，不需氧氣參加。③底物去向：底物氧化不徹底，只釋放部分能量。1、發(fā)酵作用第四十九頁，共九十二頁，2022年，8月28日乙醇發(fā)酵

酵母菌的乙醇發(fā)酵：

C6H12O6——→2CH3CH2OH+2CO2+2ATP不同的微生物進(jìn)行乙醇發(fā)酵的途徑和產(chǎn)物不同，主要有酵母菌的乙醇發(fā)酵和細(xì)菌的乙醇發(fā)酵。接合單胞菌的乙醇發(fā)酵（ED途徑）：

C6H12O6——→2CH3CH2OH+2CO2+ATP第五十頁，共九十二頁，2022年，8月28日乳酸發(fā)酵

P.KH.K異型乳酸發(fā)酵：指發(fā)酵產(chǎn)物除乳酸外，還有其它的化合物。

腸膜狀明串珠菌：葡萄糖——→1乳酸+1乙醇+1CO2+1ATP

雙岐桿菌：

2×葡萄糖——→2乳酸+3乙酸+5ATP

（P.K為磷酸戊糖解酮酶，H.K為磷酸已糖解酮酶）

同型乳酸發(fā)酵：指發(fā)酵產(chǎn)物只有單一的乳酸

德氏乳桿菌：

C6H12O6——→2乳酸+2ATP第五十一頁，共九十二頁，2022年，8月28日丁酸梭狀芽孢桿菌（Clostridiumbutyricum）可以發(fā)酵葡萄糖得到丁酸

4C6H12O6——→2乙酸＋3丁酸＋8CO2＋8H2＋10ATP

每mol葡萄糖在發(fā)酵中大約產(chǎn)2.5個(gè)ATP。丁酸發(fā)酵與丙酮丁醇發(fā)酵

丙酮丁醇梭菌（Clostridiumacetobutylicum）葡萄糖—→丁醇＋丙酮＋乙酸＋乙醇＋H2＋CO2＋ATP

第五十二頁，共九十二頁，2022年，8月28日2、呼吸作用

Aerobicrespiration有氧呼吸:以分子氧作為最終電子受體的呼吸。Anaerobicrespiration無氧呼吸：以氧以外的其他氧化型化合物作為最終電子受體的呼吸。

巴斯德效應(yīng)：由于葡萄糖在有氧呼吸中產(chǎn)生的能量要比在發(fā)酵中產(chǎn)生的多，所以在有氧條件下，兼性厭氧微生物終止厭氧發(fā)酵而轉(zhuǎn)向有氧呼吸，這種呼吸抑制發(fā)酵的現(xiàn)象稱為巴斯德效應(yīng)。第五十三頁，共九十二頁，2022年，8月28日又稱好氧呼吸，是一種最普遍又最重要的生物氧化或產(chǎn)能方式特點(diǎn)：底物常規(guī)方式脫氫后，脫下的氫經(jīng)完整的呼吸鏈又稱電子傳遞鏈傳遞，最終被外源分子氧接受，產(chǎn)生了水并釋放出ATP形式的能量。A、有氧呼吸第五十四頁，共九十二頁，2022年，8月28日

呼吸鏈末端的電子受體不是氧可作為電子受體的物質(zhì)：

NO3－

NO2－

SO42－

CO2

能量生成效率低于氧B、無氧呼吸第五十五頁，共九十二頁，2022年，8月28日三、能量的消耗

生物合成運(yùn)動(dòng)營養(yǎng)運(yùn)輸生物發(fā)光生物熱第五十六頁，共九十二頁，2022年，8月28日自然界中的微生物絕大多數(shù)是化能異養(yǎng)型的微生物，這些微生物從外界吸收營養(yǎng)物質(zhì)以后，通過微生物細(xì)胞中的酶進(jìn)行分解代謝產(chǎn)生能量ATP和小分子有機(jī)物。微生物進(jìn)行合成代謝的前體物ATP是合成代謝所必需的能量的主要源泉第六節(jié)微生物的分解代謝第五十七頁，共九十二頁，2022年，8月28日不含氮有機(jī)物的降解

淀粉的降解：淀粉→葡萄糖纖維素的降解：纖維素→葡萄糖半纖維素的降解：半纖維素→單糖+糖醛酸果膠質(zhì)的降解：果膠→半乳糖醛酸+甲醇木質(zhì)素的降解木質(zhì)素的化學(xué)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，它是由許多芳香族亞基縮合而成的聚合物。木質(zhì)素――――――→乙酸+琥珀酸

一、大分子有機(jī)物的分解第五十八頁，共九十二頁，2022年，8月28日含N有機(jī)物的降解

蛋白質(zhì)的降解蛋白質(zhì)―→多肽―→AA―→CO2+NH3幾丁質(zhì)的降解幾丁質(zhì)―→寡聚糖――→N-乙酰葡萄糖胺→乙酸+葡萄糖胺――→葡萄糖+NH3尿素的降解尿素+2H2O―→（NH4）2CO3―→2NH3+CO2＋H2O

第五十九頁，共九十二頁，2022年，8月28日含磷有機(jī)物的降解

卵磷脂―――→甘油―→P-甘油―→EMP

脂肪酸―→乙酰COA―→TCA

膽堿―→NH3+CO2+有機(jī)酸磷酸核酸――→核苷酸―――→磷酸+核苷―→嘌呤+嘧啶卵磷脂酶

核酸酶核苷酸酶第六十頁，共九十二頁，2022年，8月28日含S有機(jī)物的降解

胱氨酸+3H2O+1/2O2→2乙酸+2CO2+2H2S+2NH3油脂的降解

油脂―――→脂肪酸------→乙酰COA→TCA

甘油＋Pi--→P－甘油→EMP

烴類物質(zhì)的降解

甲烷是最簡單的烴類物質(zhì)，能被甲基營養(yǎng)菌作C源利用。

脂肪酶第六十一頁，共九十二頁，2022年，8月28日A、EMP途徑B、HMP途徑C、ED途徑D、TCA循環(huán)1、底物脫氫的4條途徑二、己糖的分解第六十二頁，共九十二頁，2022年，8月28日底物脫氫的4條途徑及其與遞氫、受氫的聯(lián)系第六十三頁，共九十二頁，2022年，8月28日A、糖酵解途徑（EMP途徑）第六十四頁，共九十二頁，2022年，8月28日EMP途徑為合成代謝提供了：能量：2ATP

還原力：2NADH

小分子C架：6-P葡萄糖

P-二羥丙酮

3-P甘油酸

P-烯醇式丙酮酸丙酮酸第六十五頁，共九十二頁，2022年，8月28日B、戊糖磷酸途徑（HMP途徑）第六十六頁，共九十二頁，2022年，8月28日PP途徑為合成代謝提供：還原力：NADPH×2小分子C架：5-P核糖（合成核酸的前體物）；4-P赤蘚糖（合成芳香氨基酸的前體物）第六十七頁，共九十二頁，2022年，8月28日C、ED途徑第六十八頁，共九十二頁，2022年，8月28日主要局限于接合單胞菌屬的一些細(xì)菌。葡萄糖+NAD++NADP++Pi+ADP→2丙酮酸＋NADH+NADPH+2H++ATPED途徑為合成代謝提供：能量：ATP

還原力：NADH2+ NADPH2

小分子C架：

6-P葡萄糖

3-P甘油酸

P-烯醇式丙酮酸丙酮酸ED途徑可不依賴于EMP和HMP途徑而單獨(dú)存在，是少數(shù)缺乏完整EMP途徑的微生物的一種替代途徑，未發(fā)現(xiàn)存在于其它生物中。第六十九頁，共九十二頁，2022年，8月28日關(guān)鍵反應(yīng)：2-酮-3-脫氧-6-磷酸葡萄糖酸的裂解催化的酶：6-磷酸脫水酶，KDPG醛縮酶相關(guān)的發(fā)酵生產(chǎn)：細(xì)菌酒精發(fā)酵優(yōu)點(diǎn)：代謝速率高，產(chǎn)物轉(zhuǎn)化率高，菌體生成少，代謝副產(chǎn)物少，發(fā)酵溫度較高，不必定期供氧。缺點(diǎn)：較易染菌；細(xì)菌對乙醇耐受力低第七十頁，共九十二頁，2022年，8月28日微生物不同途徑的分布（％）EMPHMPED啤酒酵母

產(chǎn)脫假絲酵母

灰色鏈霉菌

產(chǎn)黃青霉

大腸桿菌

藤黃八疊球菌

枯草桿菌

銅綠假單胞菌

氧化醋單胞菌

運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單胞菌

嗜糖假單胞菌88

66-81

97

77

72

70

74

-

-

-

-12

19-34

323

28

30

26

29

100

-

--

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71

-

100

100糖代謝途徑在不同微生物中的分布第七十一頁，共九十二頁，2022年，8月28日D、TCA循環(huán)第七十二頁，共九十二頁，2022年，8月28日提供還原力：3NADH2，1FADH2提供能量：形成1GTP提供前體化合物：

a-酮戊二酸琥珀酸草酰乙酸AcCoA+3NAD+FAD+GDP+Pi+2H2O2CO2+3NADH2+FADH2+GTP+CoA第七十三頁，共九十二頁，2022年，8月28日EMP途徑不完全PP途徑ED途徑丙酮酸的代謝的多樣性

①進(jìn)入TCA（Tricarboxylicacidcycle）循環(huán)進(jìn)一步氧化分解，產(chǎn)生還原力NADPH2，ATP和合成代謝所需要的小分子C架。②發(fā)酵作用Fermatatiom丙酮酸第七十四頁，共九十二頁，2022年，8月28日第七節(jié)微生物的合成代謝微生物的合成代謝可以概括為三個(gè)階段

產(chǎn)生三要素：能量、還原力、小分子化合物合成前體物：氨基酸、單糖、氨基糖、脂肪酸、核苷酸合成大分子：蛋白質(zhì)、核酸、脂肪、多糖合成作用就是微生物將簡單的無機(jī)物或者有機(jī)物用體內(nèi)的各種酶促反應(yīng)合成大分子即菌體物質(zhì)的過程。第七十五頁，共九十二頁，2022年，8月28日一自養(yǎng)微生物對CO2的固定

卡爾文循環(huán)（Calvincycle）還原性三羧酸循環(huán)途徑厭氧乙酰-CoA途徑羥基丙酸途徑第七十六頁，共九十二頁，2022年，8月28日1、卡爾文循環(huán)（Calvincycle）羧化反應(yīng)3個(gè)核酮糖-1,5-二磷酸通過核酮糖二磷酸羧化酶將3個(gè)CO2固定,并轉(zhuǎn)變成6個(gè)3-磷酸甘油酸分子。還原反應(yīng)3-磷酸甘油酸還原成3-磷酸甘油醛（通過逆向EMP途徑產(chǎn)生）。CO2受體的再生1個(gè)3-磷酸甘油醛通過EMP途徑的逆轉(zhuǎn)形成葡萄糖，其余5個(gè)分子經(jīng)復(fù)雜的反應(yīng)再生出3個(gè)核酮糖-1,5-二磷酸分子。第七十七頁，共九十二頁，2022年，8月28日2、還原性三羧酸循環(huán)途徑4C檸檬酸裂合酶第七十八頁，共九十二頁，2022年，8月28日3、厭氧乙酰-Co